减小表面粗糙度值加工方法浅析-时珂妍

减小表面粗糙度值加工方法浅析(江苏海安技工学校时珂妍226600)〔摘要〕在机械加工行业中，衡量零件加工质量好坏的主要指标有：加工精度和加工表面粗糙度。工件表面粗糙度值的大小将会直接关系到产品的质量、对零件使用性能及寿命的影响。所以对机械加工表面粗糙度值加工方法的研究是当今实习操作过程中一个很重要的课题。本文主要通过对零件表面粗糙度、零件表面层的物理力学性能等因素的分析和研究，来提高机械加工表面质量的工艺措施。〔关键词〕表面粗糙度机械加工工艺措施加工方法表面粗糙度是衡量机械零件表面质量的重要标志之一，学生等级工考试试卷中将加工表面粗糙度值配分已达到总分的百分之二十——三十以上，学生要想得高分，工件表面粗糙度值必须达标，这对实习指导老师是近在眉睫的攻克难题。笔者凭借近六年的实践经验，浅谈一些深刻认识和体会。一、表面粗糙度值较大所产生的原因表面粗糙度是指零件被加工表面上具有的较小间距和峰谷组成的微观几何形状误差，一般是由采用的加工方法和其它因素形成的。如果已加工表面是啃削出来的，粗糙度大的主要原因是积屑瘤。已加工表面没有啃削的痕迹而出现进给刀痕时，若粗糙度曲线的波谷深度不一致的话，那么是刀具——工件——机床系统刚度不够。粗糙度曲线的谷底一致而节距不一致时，那么进给机构的缺陷引起进给方向振动。粗糙度曲线把切削刀轮廓正确地复映出来，相对位置正确时即出现理论粗糙度，原因刀尖圆弧小，进给量大，副偏角大等。（一）积屑瘤的产生切削条件选择不合理，刀头温度低于550度时，刀刃粗糙度值大，不锐利，断屑槽尺寸形状不正确，切屑流出不畅通，使残留在已加工表面的积屑瘤碎片比其他部分受到更剧烈的变形，使这些粘结物起变化，或还残留着很多因微细的啃削而产生的裂纹，使表面的光泽降低而呈现无光泽状态。（二）刃口不锐利，有缺口和毛刺由于刀刃不锐利，有缺口和毛刺，在切削加工中使刀具易磨损或崩刃，刀具的磨损直接使毛刺增大，促使粘结物粘附在刀尖上，在加工表面产生微小的裂纹。另外刃口的毛刺将覆在已加工表面上，使已加工表面的光泽降低，影响工件表面质量。（三）加工硬化层出现由于刀具切削刃的钝化增加了后刀面磨损，使已加工表面表层形成的加工变质层厚起来，产生加工硬化层，促使残余应力增大起来，使工件加工变质层的地方形成毛刺，使之表面粗糙度增大。（四）刀具、刀尖与工件相对运动不正确1、机床的表态精度2、机床的动态精度3、切削力引起的误差4、振动、频率高的振动二、表面粗糙度对零件使用性能的影响表面粗糙度虽然只是十分微小的加工痕迹，但它与机械零件的耐磨性、配合性质和耐腐蚀性等均有密切关系，表面粗糙度大的零件会影响机械零件的耐磨性，降低尺寸精度，造成零件疲劳强度。特别是轴承等装配类零件，表面粗糙度直接会影响配合面的接触面积，影响工作精度。1、对摩擦和耐磨性的影响零件实际表面越粗糙，摩擦因数就越大，两表面间的磨损就越快。2、对配合性质的影响表面越粗糙的零件，在间隙配合中，由于微观不平度的波峰会加快磨损而使间隙增大；对于过盈配合，由于工人装配时，粗糙表面的波峰被挤平填入波谷，造成实际过盈小于要求的过盈量，以至降低连接强度。3、对耐腐蚀性能的影响粗糙的表面易使腐蚀物质附着于表面的微观凹谷，并渗人到金属层内，造成表面锈蚀。此外，表面粗糙度对疲劳强度、接触刚度、结合面密封性能、外观质量和表面涂层的质量都有很大的影响。三、切削加工对表面粗糙度的影响切削加工中根据不同的材料、不同的技术要求、不同的切削条件，选用不同的刀具材料，然后，设置不同的几何角度、不同形状的刀头和断屑槽、不同的锐性切削刃的车刀。良好的切削条件合理分配四要素（切削速度、切削深度、进给量、切削液）。1、粗加工，为了高效地切除大的余量，使用大的切深和大的走刀量，因此主要是残留面积。2、精加工，获得高的尺寸精度和表面精度，切深和走刀量都不大，振动和塑性变形上升为主要因素。正常切削条件下，切削深度对表面粗糙度影响不大，因此，机械加工时不能选用过小的切削深度。合理选用切削液，对工件起到冷却、润滑作用，减少被加工材料的变形和摩擦，降低切削区域温度，抑制积屑瘤和鳞刺的生成，是减少表面粗糙度值有效途径。四、减小加工表面粗糙度值的方法及工艺措施（一）避免积屑瘤的产生1、提高切削速度，最好取比临界速度高的速度，确保刀头温度在550度以上。2、增大刀具前角3、用切削液使切屑在前刀面上容易滑动4、减小切削深度5、增大进给量6、减小副偏角7、磨锐切削刃刀棱（二）刃口锐利、无缺口、毛刺（相对）1、用金刚石砂轮刃磨刀刃（粒子大于120以上），使刀刃锐利，刃口表面粗糙度值达Ra0.8——Ra0.4（根据技术要求选砂轮粒子）。2、刀刃用金刚石研磨刃口缺口，毛刺，使刀尖圆弧部分与直线部分的连线接好。3、用金刚石车刀车削，确保刃口锐利，刃口粗糙度值达Ra0.1左右。4、利用刀具磨损，使副切削刃产生边界磨损粗糙度只增大到磨损沟的深度，促使最前端磨损得更多这一原理，使刀尖圆弧半径增加，从中减小粗糙度值。（三）延缓加工硬化层出现1、选用韧性比较高，（硬度低）的刀具材料，如果是硬质合金，就改用品级低的材料。2、研究刀具的磨削条件。（改变刃部形状，刀的几何角度，断屑槽的尺寸和形状，切削刃的锐性等）3、正确选择切削方式。4、合理分配切削条件。（四）确保相对运动的正确1、校正主轴与刀架导轨平行度和丝杠螺距精度。2、校正主轴回转中的径向振摆。3、增加刀具系统的刚度，减小切削力的吃刀抗力。4、消除振动，频率高的振动。5、增加工作强度。笔者认为要想减少加工表面粗糙度值，最关键的是了解和掌握影响机械加工表面质量的因素，才能在生产实践中采取相应的工艺措施，从而减少零件因表面质量缺陷而引起的加工质量问题，提高机械产品的使用性能、寿命和可靠性。参考文献：〔1〕《数控加工工艺学》中国劳动社会保障出版〔2〕《机械基础》（第四版）中国劳动社会保障出版社〔3〕《机械制造工艺基础》（第五版）中国劳动社会保障出版社〔4〕《机械制造技术基础》机械工业出版社出版〔5〕《数控加工技术》高等教育出版社作者简介：时珂妍（1983－）女主要从事班主任及机械类专业教学工作。